Question

甲醇是主要的化學工業(yè)基礎原料和清潔液體燃料．工業(yè)上可以用CO或CO₂來生產燃料甲醇．已知甲醇制備的有關化學反應以及在不同溫度下的化學反應平衡常數(shù)如下表所示：

化學反應及平衡常數(shù)		溫度/℃
		500	800
①2H2（g）+CO（g）?CH3OH（g）△H1	K1	2.5	0.15
②H2（g）+CO2（g）?CO（g）+H2O（g）△H2	K2	1.0	2.50
③3H2（g）+CO2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H3	K3

（1）反應②的反應熱△H₂

 

0（填“＞”、“＜”或“=”）；
（2）某溫度下反應①中H₂的平衡轉化率（a）與體系總壓強（P）的關系如圖1所示．則平衡狀態(tài)由A變到B時，平衡常數(shù)K（A）

 

K（B） （填“＞”、“＜”或“=”）；
（3）根據(jù)反應①與②可推導出K₁、K₂與K₃之間的關系，則K₃=

 

（用K₁、K₂表示）．500℃時測得反應③在某時刻H₂（g）、CO₂（g）、CH₃OH（g）、H₂O（g）的濃度（mol/L）分別為0.8、0.1、0.3、0.15，則此時v（正）

 

v（逆） （填“＞”、“＜”或“=”）；
（4）在3L容積可變的密閉容器中發(fā)生反應②，已知c（CO）與反應時間t變化曲線Ⅰ如圖2所示，若在t₀時刻分別改變一個條件，曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅱ和曲線Ⅲ．當曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅱ時，改變的條件是

 

；當曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅲ時，改變的條件是

 

；
（5）一定條件下甲醇與一氧化碳反應可以合成乙酸．通常狀況下，將amol/L的乙酸與bmol/LBa（OH）₂溶液等體積混合，反應平衡時，2c（Ba²⁺）=c（CH₃COO^-），用含a和b的代數(shù)式表示該混合溶液中乙酸的電離常數(shù)為

 

．

Answer 1

考點：化學平衡常數(shù)的含義

專題：化學平衡專題

分析：（1）分析圖表數(shù)據(jù)，反應②平衡常數(shù)隨溫度升高增大，平衡正向進行，正反應是吸熱反應；
（2）依據(jù)平衡常數(shù)隨溫度變化，不隨壓強變化分析；
（3）反應③是氣體體積減小的反應△S＜0，分析反應特征可知平衡常數(shù)K₃=K₁×K₂，計算不同溫度下反應③的平衡常數(shù)，結合溫度變化分析判斷反應焓變△H＜0，依據(jù)反應①+②得到反應③，所以平衡常數(shù)K₃=K₁×K₂；依據(jù)某時刻濃度商計算和平衡常數(shù)比較判斷反應進行的方向；
（4）圖象分析曲線Ⅰ變化為曲線Ⅱ是縮短反應達到平衡的時間，最后達到相同平衡狀態(tài)，體積是可變得是恒壓容器，說明改變的是加入了催化劑；當曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅲ時一氧化碳物質的量增大，反應是氣體體積不變的反應，可變容器中氣體體積和濃度成反比，氣體物質的量不變；
（5）溶液等體積混合溶質濃度減少一半，醋酸電離平衡常數(shù)與濃度無關，結合概念計算．

解答： 解：（1）分析圖表數(shù)據(jù)，反應②平衡常數(shù)隨溫度升高增大，平衡正向進行，正反應是吸熱反應，故答案為：＞；
（2）依據(jù)平衡常數(shù)隨溫度變化，不隨壓強變化分析，圖象中平衡狀態(tài)由A變到B時，壓強改變，溫度不變，所以平衡常數(shù)不變，故答案為：=；
（3）反應③3H₂（g）+CO₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）是氣體體積減小的反應△S＜0，依據(jù)反應①+②得到反應③，所以平衡常數(shù)K₃=K₁×K₂；計算不同溫度下反應③的平衡常數(shù)，500°C時，K₃=K₁×K₂=2.5×1.0=2.5，800°C時，K₃=K₁×K₂=2.5×0.15=0.375，結合溫度變化分析，隨溫度升高，平衡常數(shù)減小，平衡逆向進行，所以判斷反應是放熱反應，焓變△H＜0，在500℃、2L的密閉容器中，進行反應③，測得反應③在某時刻，H₂（g）、CO₂（g）、CH₃OH（g）、H₂O （g）的濃度（mol/L）分別為0.8、0.1、0.3、0.15，Q=

0.15×0.3

0．83×0.1

=0.87＜K=2.5，反應正向進行，V正＞V逆，
故答案為：K₁?K₂；＞；
（4）圖象分析曲線Ⅰ變化為曲線Ⅱ是縮短反應達到平衡的時間，最后達到相同平衡狀態(tài)，體積是可變得是恒壓容器，說明改變的是加入了催化劑；當曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅲ時一氧化碳物質的量增大，反應是氣體體積不變的反應，可變容器中氣體體積和濃度成反比，氣體物質的量不變，曲線Ⅰ，體積為3L，一氧化碳濃度為3mol/L，改變條件不好為曲線Ⅱ，一氧化碳濃度為4.5mol/L，則體積壓縮體積為：3：V=4.5：3，V=2L，所以將容器的體積快速壓縮至2L符合；
故答案為：加入催化劑；將容器的體積快速壓縮至2L；
（5）通常狀況下，將a mol/L的醋酸與b mol/L Ba（OH）₂溶液等體積混合，溶液中溶質為醋酸鋇和氫氧化鋇，反應平衡時，2c（Ba²⁺）=c（CH₃COO^-）=bmol/L，溶液中c（H⁺）=c（OH^-）=10^-7mol/L，溶液呈中性，醋酸電離平衡常數(shù)依據(jù)電離方程式寫出K=

c(CH3COO-)c(H+)

c(CH3COOH)

=

b×10-7

a 2 -b

=

2b

a-2b

×10^-7L/mol；
故答案為：

2b

a-2b

×10^-7L/mol．

點評：本題考查了化學平衡影響因素分析判斷，平衡常數(shù)計算和影響條件的應用，難溶電解質溶液中溶度積的計算，題目綜合性較大．